רוסלן יונסוב- המנהל הכללי של מרכז הקוונטים הרוסי. סיים בהצטיינות לימודי פיזיקה
RCCהוא ארגון מחקר שעורכת מחקר יסודי ויישומי בתחום הפיזיקה הקוונטית, עוסקת ביצירה ומסחור של טכנולוגיות והתקנים חדשים המבוססים על שימוש באפקטים קוונטיים. מומחים מפתחים חיישנים רגישים במיוחד, חללים מיקרו אופטיים, אלמנטים של מחשבים קוונטיים (קווביטים), כמו גם מערכות הצפנה קוונטיות ואחרות. בשנת 2016, המרכז היה הראשון ברוסיה שהשיק תקשורת מאובטחת לחלוטין בקווים מסחריים; במאי 2017, הוא השיק את הרשת הקוונטית מרובת הצמתים הראשונה במדינה ואת הבלוקצ'יין הקוונטי הראשון בעולם.
מעבד קוונטי, התפתחויות רוסית וערימה
- מה כוללת מפת הדרכים לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות?
- מפת הדרכים כוללת שלושה עיקרייםתת טכנולוגיות: מחשוב קוונטי, כלומר מחשב קוונטי, תקשורת קוונטית וחיישנים קוונטיים. אם כבר מדברים מנקודת מבט של בגרות, התקשורת הקוונטית כיום היא התחרותית ביותר בהשוואה לפתרונות בעולם. בשלוש השנים האחרונות הצלחנו לצמצם מאוד את הפער מהמנהיגים וכעת אנחנו מדביקים אותם. המטרה עד 2024 היא ליצור פתרון ברמה עולמית ולהיכנס לשווקי העולם ולמכור את המכשיר שם. היעד שלנו שאנחנו מדברים עליו הוא 8% מהשוק העולמי.
- RCC מפתחת את כל שלושת התחומים שהזכרת?
- חלקית.יש לנו צוות משלנו לתקשורת קוונטית, אבל יש עוד שתי קבוצות מחקר ברוסיה. במחשוב קוונטי, אנו מפתחים חלקים מהתחום הגדול הזה, אך לא את כולם. אם אנחנו מדברים על מחשוב קוונטי, אנשים רבים לא מבינים נכון את ניסוח הבעיה. כדי לפתור בעיה במחשב קוונטי, לא מספיק שיהיה רק מעבד קוונטי. אתה צריך להיות מסוגל לנהל את זה, ואז אתה צריך מערכת הפעלה, אלגוריתמים - כדי לפתור את כל המחסנית.
- מהן המשימות עכשיו, אם אנחנו מדברים על מחשב - כדי להגדיל את זמן החיים קוביט? אם ניקח בחשבון את הדוגמה של מחשב IBM.
תראה, מה שאתה אומר עכשיו זהשאלה ברמה הראשונה, חומרה. איך לבנות את המעבד עצמו כך שיעבוד כמו שצריך. ויש כמה בסיסים טכנולוגיים שונים שעליהם ניתן לבנות - מוליכות-על, או אטומים קרים ויונים קרים. לא ברור מי מהם ינצח בעוד חמש שנים.
- האם כל זה יבוא על פתרון אחד, לא כל הטכנולוגיות יהיו בשוק באותו זמן?
- סביר להניח, במוקדם או במאוחר זה יגיע למשהולבד. למה? לדוגמה, מעבדים קלאסיים בנויים כולם על אותה טכנולוגיה. למרות שבאופן תיאורטי אפשר היה לעשות כאלה שונים. ויש לכך כמה סיבות – השקעה, יעילות וכדומה. פשוט לא ברור כעת איזו טכנולוגיה תנצח. ישנן בעיות טכנולוגיות עם קיוביטים מוליכים-על, כמו אורך חיים, אבל זה לא הנושא היחיד. גם דיוק ההקלטה והקריאה חשוב מאוד. ואז - איך לבנות מערכת גדולה מספיק להרחבה. זו השאלה המרכזית. יש הרבה פרמטרים שצריך להתייחס אליהם. בואו נדמיין שבניתם מעבד טוב. המחשב שלך לא יעבוד על מעבד אחד. אנחנו צריכים גם אלגוריתמים לתיקון שגיאות, קודי תיקון, אנחנו צריכים אלגוריתמים לפתרון בעיות, מערכת ההפעלה עצמה, שפת תכנות, ממשק לתעשייה כדי שתוכל להוריד את הבעיה ולקבל פתרון.
- זה יכול להיבנות בו זמנית עם המעבד?
- כמובן, זה נעשה. לדוגמה, אנשים כותבים שפות תכנות עבור מחשב קוונטי מופשט. או אלגוריתמים קוונטיים עבור מספרים factoring, משהו אחר - הם עשויים בדרך כלל עבור מחשב קוונטי מופשט, שנקרא אוניברסלי. כאשר אנשים כותבים תוכנה, תוכניות ברמה גבוהה, הם לא חושבים על איזה מעבד זה ייעשה, הם כותבים ברמה ההיגיון. באופן דומה, אלגוריתמים מפותחים ברמה הלוגית.
מחשבים קוונטיים יגיעו אפילו בחקלאות
- אתה יכול לספר לנו על חיישנים קוונטיים?
- דוגמה אחת לחיישן קוונטי -מחשב קוונטי מוליך-על הוא משתמש בשרשרת כזו במצב מוליך-על כקיוביטים. והבעיה עם החיים היא שכל הפרעות חיצוניות הורסים את המצב הזה. אם אותו עיצוב משמש כגלאי של שדות חיצוניים שהורסים אותו, אז ניתן למדוד שדות מגנטיים בצורה מדויקת מאוד. המדידות המדויקות ביותר של שדות מגנטיים מתבצעות באמצעות אותה טכנולוגיית קיוביט, רק בצורה שונה. ניתן להשתמש באטומים בודדים - למשל, אטומי חנקן הממוקמים בגביש יהלום. הם ממוקמים כל כך מבודדים שאפשר להשתמש בהם כדי למדוד את אותם שדות מגנטיים, או טמפרטורה או כוח משיכה. זה כבר קורה במעבדות, אבל צריך לעבור למוצרים תעשייתיים. אלו יהיו חיישנים קטנים מאוד, חסכוניים באנרגיה ורגישים.
- בסוף התדרוך, אמרת כי הקוונטיםהטכנולוגיה תבוא בכל הענפים. ולמה הם בכל התעשיות? יש לך אנלוגיה עם מחשבים רגילים, אבל בתעשיות רבות, מחשבים רגילים לפתור את כל הבעיות.
-כן, אבל כשהופיעו מחשבים קונבנציונליים, לא היה צורך בהם בכל הענפים. לפני 50 שנה, לא כולם היו צריכים מחשב, ואנשים אמרו, כן, אני לא צריך אחד. והיום אין תעשייה אחת כזו...
- האם אתה חושב שזה יקרה עם הקוונטים?
- כשעדיין יש לך כוח, ראשבאים אתגרים חדשים. גם כאן, למשל, בינה מלאכותית - היכן שנדרש, בכל מקום או לא? כן, כמעט בכל מקום. בדיוק כפי שהוא הופך להיות נגיש יותר, פשוט, אינטגרל ו פותר סוג רחב יותר של בעיות, זה יהיה בשימוש בכל מקום. מחשב קוונטי הוא כמו הטכנולוגיה הבסיסית המספקת פתרון לבעיות שונות. עם התפתחות הטכנולוגיה, היא תבוא לחקלאות, למגזר התעשייתי ולסקטור הבנקאי.
- אמרת על שנת 2024. אבל אם אנחנו מדברים על affordability של טכנולוגיות עבור עסקים, אפילו גדולים, אז מה אנחנו יכולים לדבר במונחים כאשר טכנולוגיות כאלה יכול להיות מוענק על ידי חברות?
- יש כאן בעיה אחת: לא ברור כמה צריךזמן לפתור בעיות טכנולוגיות של קנה מידה של מחשב קוונטי. אולי שלוש שנים, אולי יותר. לפעמים מגיעים לשלב היישום ורואים בעיה טכנית שייקח כמה שנים לפתור. לפעמים אתה זז כרגיל. עד כה נראה שיש תנועה, אבל זה לא ברור. לפיכך, על פני אופק של חמש שנים, צפוי כי יוצעו פתרונות חסכוניים.
על גישה - לא כולם יצטרכו לקנותמחשב קוונטי לנסות יכולות מחשוב קוונטי. כבר עכשיו, כדי לבחון את הטכנולוגיה, יבמ מעניקה גישה לענן למחשב שלה. וכאן אנו מציעים, במסגרת מפת הדרכים, לנוע לקראת יצירת פלטפורמת ענן. כך שכולם יכולים לבדוק את הטכנולוגיה פריצת דרך בלי לקנות מחשב
- אז זה יהיה מחשב שנבנה, למשל, ב RCC, אשר ארגונים אחרים יכולים לגשת?
- לא בהכרח RCC, זה יכול להיות בכל מקוםנבנה על ידי ואת הרעיון המרכזי הוא כי פלטפורמה זו תהיה גישה למחשבים שונים. כי עכשיו יש מחשבים קוונטיים אוניברסליים, סימולטורים, יש אלגוריתמים קלאסיים בהשראה קוונטית, יש רק מחשבים קלאסיים. ועל פי אופי ומורכבות של המשימה, הוא נשלח שגיאות למערכת המתאימה. בדיוק כמו עכשיו, יש לנו מעבד, מעבד משותף בתוכו, ויש גם מעבד גרפי. ועל מה המשימה, המערכת קובעת לאן לשלוח אותו כדי לפתור. אז זה כאן: בהתאם למשימה, פלטפורמת צריך להבין איפה עדיף לנסות לפתור את זה. וגם לא לעבוד עם מחשב אחד, אבל עם כמה, וגם עם סימולטורים.
"כאשר מופיע מחשב קוונטי, הוא יכול לפצח את כל מערכות ההצפנה". האם אנחנו מוכנים לרגע זה?
- תקשורת קוונטית להגן מפני זה. ברוסיה, פיתחו פתרונות מתאימים, בפרט, על ידי חברת הבת Qrate שלנו, מה שנקרא התקנות הפצה קוונטית המפתח. אם מחר תיווצר בעיה זו, היא לא תיפתר ביום אחד, כי זה לוקח זמן לתשתיות. בנוסף, ישנם עדיין סוגים חדשים של אלגוריתמים - מה שנקרא post-Quantum אלגוריתמים - הם לא יושמו עדיין או. אנו עושים מאמצים כדי לפגוש את המראה של מחשבים קוונטיים חמושים במלואם.
תקשורת קוונטית- רשתות תקשורת המגנות על נתונים מועבריםנתונים תוך שימוש בחוקי היסוד של מכניקת הקוונטים. הם יישום מעשי של מה שנקרא הצפנה קוונטית. הם מהווים מרכיב חשוב במערכות מחשוב קוונטי והצפנה. מאפשר העברה של מידע בין מערכות קוונטיות מופרדות פיזית. במחשוב מבוזר, צמתי רשת ברשת יכולים לעבד מידע על ידי פעולה כשערים קוונטיים. ניתן להשיג העברת נתונים מאובטחת באמצעות אלגוריתמי הפצה מרכזיים.
פוסט ההצפנה הקוונטית- החלק של ההצפנה שנשאררלוונטי עם הופעת המחשבים הקוונטים וההתקפות. מכיוון שמחשבים קוונטיים מהירים משמעותית מארכיטקטורות מחשבים קלאסיות במהירות המחשוב של אלגוריתמים הצפנה מסורתיים, מערכות הצפנה מודרניות הופכות להיות פגיעות בפוטנציה להתקפות. רוב מערכות ההצפנה המסורתיות מסתמכות על בעיות של פקטוריזציה של מספרים שלמים או בעיות לוגריתם בדידות, אשר יהיו ניתנות לפתרון בקלות במחשבים קוונטיים גדולים מספיק באמצעות האלגוריתם של שור.
- אתה אומר כי טכנולוגיות קוונטית יתחילו להיות הציג לתוך העסק בתוך חמש שנים?
- מחשבים יופיעו באופק של חמש שנים,אשר יתחילו לפתור את הבעיות העלות האפקטיבית הראשונה. זו המשימה של פקטוריזציה - אחד הקשים ביותר, זה לא ייפתר בשלב הראשון. בשביל זה, למשל, יותר כוח נדרש מאשר דוגמנות כמה חומרים ראשונים. הדרישות לבעיות אופטימיזציה, אולי פחות מאשר גורמים. כלומר, יש עכשיו כמה עשרות אלגוריתמים קוונטיים לפתור בעיות שונות. האלגוריתם של שור, שעושה פקטוריזציה שתפרוץ, תובעני למדי.